碳纤维增强聚合物基复合材料具有许多优异的性能,如强度高、质量轻、容易加工、生产效率高等,被广泛应用在航空航天、风力发电和汽车等领域。在加工成型过程中,加工条件会影响复合材料的晶体结构和纤维取向分布等微观结构。对于晶体结构而言,加工条件能够促使聚合物基体在碳纤维表面形成横晶和柱状晶等界面晶体结构,对复合材料的性能有很大的影响。然而,碳纤维表面的界面晶体数量多、分布不均匀,现有的结晶动力学模型不能描述加工过程中聚合物基体在碳纤维表面的界面结晶行为,因此,在材料设计时,不能预测复合材料制品的性能,限制了碳纤维增强聚合物基复合材料的发展和应用。根据以上背景,本文以碳纤维增强聚丙烯作为研究对象,系统研究了聚丙烯在碳纤维表面的结晶行为,并建立了聚丙烯在碳纤维表面的成核动力学模型和复合材料结晶动力学模型,具体研究内容如下:（1）建立了剪切诱导条件下聚丙烯在碳纤维表面的成核动力学模型。系统研究了聚丙烯在碳纤维表面的晶体形态随剪切速度和剪切时间的变化,并根据碳纤维表面的晶体形态,利用扩展体积理论推导了碳纤维表面晶核数量与其表面晶体覆盖率（横晶长度与碳纤维长度的比值）的关系,在此基础上通过拟合晶体覆盖率随剪切参数的变化曲线,得到了宏观唯象成核动力学模型。此外,基于所提出的成核动力学模型和等温流变实验,分析了聚丙烯在碳纤维表面成核的微观分子机理,揭示了碳纤维表面呈有序构象的分子链含量是控制碳纤维表面成核速度的直接因素。（2）建立了碳纤维增强聚合物基复合材料解析型结晶动力学模型。基于扩展的三维像素法,进一步研究了聚合物在碳纤维表面的晶体形态,建立了横晶的扩展体积模型,在此基础上提出了碳纤维增强聚合物基复合材料解析型结晶动力学模型。分别采用像素法和差示扫描量热实验对复合材料结晶动力学模型进行了验证,分析了横晶对复合材料等温和非等温结晶的影响规律。结果显示横晶可以加速复合材料的等温结晶速度,缩短非等温结晶的诱导期,并且在较高温度和较低的冷却速度下其影响更显著。（3）在上述研究基础上进一步研究了碳纤维增强聚丙烯复合材料在冷却过程中的结晶行为及其影响规律。基于本文建立的碳纤维增强聚合物基复合材料结晶动力学模型,结合二维像素法,分析了冷却速度和碳纤维含量对复合材料冷却过程中结晶行为的影响。结果表明,碳纤维能够显著地改变冷却过程中复合材料的温度,从而影响制品内聚合物的晶体形态,并且在较低的冷却速度下碳纤维的影响更显著。